Kemiingenjörer vid EPFL har utvecklat ett grafenfilter för kolavskiljning som överträffar effektiviteten hos kommersiell fångstteknik, och kan minska kostnaden för koldioxidavskiljning till 30 USD per ton koldioxid.

En av de främsta bovarna bakom den globala uppvärmningen är den enorma mängd koldioxid som pumpas ut i atmosfären främst från förbränning av fossila bränslen och produktion av stål och cement. Som svar, forskare har provat en process som kan binda avfallskoldioxid, transportera den till en lagringsplats, och sedan deponera den på en plats där den inte kan komma in i atmosfären.

Problemet är att avskiljning av kol från kraftverk och industriella utsläpp inte är särskilt kostnadseffektivt. Den främsta anledningen är att avfallskoldioxid inte släpps ut rent, men blandas med kväve och andra gaser, och att utvinna det från industriella utsläpp kräver extra energiförbrukning – vilket innebär en dyrare räkning.

Forskare har försökt utveckla ett energieffektivt koldioxidfilter. Kallas för ett "membran, "Denna teknik kan extrahera koldioxid ur gasblandningen, som sedan antingen kan lagras eller omvandlas till användbara kemikalier. "Dock, prestandan hos nuvarande koldioxidfilter har begränsats av de grundläggande egenskaperna hos för närvarande tillgängliga material, " förklarar professor Kumar Varoon Agrawal vid EPFL:s School of Basic Sciences (EPFL Valais Wallis).

Nu, Agrawal har lett ett team av kemiingenjörer för att utveckla världens tunnaste filter från grafen, det världsberömda "undermaterialet" som vann Physics Nobel 2010. Men grafenfiltret är inte bara det tunnaste i världen, den kan också separera koldioxid från en blandning av gaser som de som kommer från industriella utsläpp och göra det med en effektivitet och hastighet som överträffar de flesta nuvarande filter. Verket publiceras i Vetenskapens framsteg .

"Vårt tillvägagångssätt var enkelt, " säger Agrawal. "Vi gjorde hål i koldioxidstorlek i grafen, som tillät koldioxid att strömma igenom samtidigt som det blockerade andra gaser som kväve, som är större än koldioxid." Resultatet är en rekordhög koldioxidavskiljningsprestanda.

För jämförelse, strömfilter krävs för att överstiga 1000 gaspermeationsenheter (GPU), medan deras kolfångande specificitet, kallas deras "koldioxid/kväve-separationsfaktor" måste vara över 20. Membranen som EPFL-forskarna utvecklade visar mer än tio gånger högre koldioxidpermeans vid 11, 800 GPU:er, medan deras separationsfaktor ligger på 22,5.

"Vi uppskattar att denna teknik kommer att sänka kostnaden för kolavskiljning nära $30 per ton koldioxid, i motsats till kommersiella processer där kostnaden är två till fyra gånger högre, " säger Agrawal. Hans team arbetar nu med att skala upp processen genom att utveckla en pilotanläggningsdemonstrator för att fånga upp 10 kg koldioxid per dag, i ett projekt finansierat av den schweiziska regeringen och schweizisk industri.